[发明专利]高密度、低应力非晶碳膜及其沉积方法和设备

权利要求书

1.一种高功率脉冲磁控溅射系统，包含：

处理腔室；

底座，所述底座配置为将工件定位在所述处理腔室内；

磁控管组件，包括：

背板，

多个第一磁体，其中所述第一磁体的每一个的北极与所述背板耦接，

南极片，所述南极片与所述第一磁体的每一个的南极耦接，

多个第二磁体，其中所述第二磁体的每一个的南极与所述背板耦接，

北极片，所述北极片与所述第二磁体的每一个的北极耦接，其中所述北极片与所述南极片在空间上分隔开，以便跨越在所述北极片与所述南极片之间的一个或更多个间隙投射磁场，

磁控管组件围绕物，所述磁控管组件围绕物被配置为包住所述磁控管组件，并环绕所述磁控管组件循环热交换流体，和

碳靶材，所述碳靶材设置在所述磁控管组件围绕物的表面上，使得所述磁场投射通过所述碳靶材；

气体供应系统，所述气体供应系统用于提供源气体至所述处理腔室；和

电源供应器，所述电源供应器提供DC功率脉冲至在所述处理腔室内从所述源气体形成的等离子体，其中：

所述DC功率脉冲被以40微秒或更小的脉冲供应，并且

所述脉冲以至少4kHz的频率重复。

2.如权利要求1所述的高功率脉冲磁控溅射系统，其中所述源气体包含氪。

3.如权利要求1所述的高功率脉冲磁控溅射系统，其中所述底座被配置为控制所述工件的温度于-20℃至200℃的范围内。

4.如权利要求3所述的高功率脉冲磁控溅射系统，其中所述底座被配置为控制所述工件的温度于-20℃至50℃的范围内。

5.如权利要求1所述的高功率脉冲磁控溅射系统，其中所述频率是至少30kHz。

6.如权利要求1所述的高功率脉冲磁控溅射系统，其中所述电源供应器被配置以周期方式操作，每一周期包含：

接通期间，在所述接通期间，所述脉冲以所述频率重复，所述接通期间为持续30秒至2分钟；和

断开期间，在所述断开期间，所述脉冲停止，所述断开期间为持续5秒至1分钟。

7.一种沉积非晶碳膜于工件上的方法，包含：

将所述工件定位于处理腔室内；

将磁控管组件定位在邻接所述处理腔室的磁控管组件围绕物内，其中所述磁控管组件包含南极片和北极片，所述南极片和所述北极片被布置为使得所述北极片和所述南极片跨越在所述北极片与所述南极片之间的一个或更多个间隙投射磁场；

将碳靶材与所述磁控管组件围绕物耦接，其中所述磁场延伸通过所述碳靶材朝向所述工件，并且所述碳靶材与所述磁控管组件围绕物电气耦接；

提供源气体至所述处理腔室；和

提供DC功率脉冲至在所述处理腔室内由所述源气体形成的等离子体，其中提供所述DC功率脉冲的步骤包含：

以40微秒或更小的脉冲供应所述DC功率脉冲，和

以至少4kHz的频率重复所述脉冲。

8.如权利要求7所述的沉积非晶碳膜的方法，其中提供所述DC功率脉冲的步骤包含：

在30秒至2分钟的接通期间提供所述脉冲，所述接通期间与停止所述脉冲的5秒至1分钟的断开期间交替。

9.如权利要求7所述的沉积非晶碳膜的方法，其中提供所述DC功率脉冲的步骤包含以至少30kHz的频率重复所述脉冲。

10.如权利要求7所述的沉积非晶碳膜的方法，其中提供所述源气体的步骤包含提供氪作为所述源气体的至少一部分。